利用雷达回波指挥防雹作业提高防雹效果的研究

利用雷达回波指挥防雹作业提高防雹效果的研究包松林（内蒙古气象科学研究所）天气雷达是对强对流天气进行监测的有力工具，它所提供的回波信息，在防雹工作中的作用越来越重要。本文利用呼和浩特地区１９７９—１９８８年的雷达回波资料和呼市防雹办公室所属备炮点的作业...     

运城市人工防雹作业方案设计

在人工防雹作业中,作业的时机、作业的部位及作业的方式是防雹是否成功的关键因素。本文在“穴道”理论的指导下,通过雷达回波确定作业部位,利用GPS定位作业点位置,根据高炮、火箭的弹道飞行轨迹,开展防雹作业指挥,提高防雹作业的科学性。     

人工防雹作业效果物理统计评估方法初探

选取与冰雹云生消密切相关的全增益雷达回波顶高、最大回波强度和40DBz强回波顶高等3个雷达回波参数，作为防雹作业效果的物理检验指标，用统计学方法对新疆兵团的昭苏垦区和五家渠垦区2004～2005年的人工防雹作业效果进行了评估。结果表明，防雹作业效果显著，显著性水平分别优于0.077和0.01，作业有效率分别达到38.9％和75％。     

防雹作业效果的多单体对比分析

防雹效果检验问题仍然是人影工作的技术难题。针对2006年4月12日龙岩市长汀防雹作业过程，利用实施防雹作业的一个单体作业前后回波特征变化和同时出现的两个未作业单体自然发展情况进行对比分析，认为实施火箭防雹作业后效果明显，强回波中心逐渐减弱、回波面积加大并未出现冰雹，有效地保护了下游区域免遭冰雹袭击。     

清镇市“04-23”天气过程防雹作业效果分析

根据2007-04-23清镇市冰雹天气过程,利用TWR—01型天气雷达回波资料对人工防雹进行作业效果分析,总结作业经验,用于防雹作业指挥参考。     

WR-1B型火箭在人工防雹中的应用

针对近年来在渭南市境内,依靠“711”雷达实施指挥,运用地面人工增雨防雹所使用的新一代WR-1B型火箭系统,开展防雹作业的实践,通过认真分析,归纳总结出WR-1B型火箭系统防雹要实现科学、有效、安全的5项技术要点,简要给出了针对不同雹云实施火箭作业的时机、部位和剂量。2004-07-10火箭防雹作业9min后,雷达回波强度减弱10.6dBz,回波顶高降低2.0km,效果明显。     

局地冰雹防御效果分析

利用2000年5月22日一次局地性冰雹过程的雷达回波资料，对防雹作业前后的回波进行对比分析，结果发现，作业后强回波面积明显减小、高度明显降低。说明人工防雹作业能够有效地遏制雹云发展，减轻或防止冰雹灾害。     

黔南州2009—04—11天气过程防雹作业效果分析

根据2009—04—11黔南州冰雹天气过程。利用雷达回波资料对人工防雹进行作业效果分析。     

北京2008年奥运会开幕式人工消减雨作业

自2002年6月起北京市人工影响天气办公室依托北京市科委重点课题"奥运期间人工防雹、消雨作业试验研究"进行了人工消(减)雨的研究,在此研究基础上提出了北京2008年奥运会开闭幕式人工消减雨作业技术方案和实施流程,针对北京8、9月份天气的特点和云系影响北京的来向,设计奥运会开闭幕式消减雨18个作业区,并分析了前期试验结果.重点分析了8月8日天气特点,及相应的飞机、地面火箭作业情况,并对作业效果进行分析.地面火箭大规模消云减雨作业后,雷达回波强度明显减弱,雷达回波趋于消散,尤其是在21:48-22:00作业阶段,雷达回波出现一个明显的缺口.对雷达回波按强度分档,从各档强度的雷达回波面积变化可以看出,回波变化的明显的特征是强回波面积逐渐减少,而弱回波面积则在逐渐增加.卫星资料反演的云顶高度和云粒子有效半径也能比较清楚地显示出大规模作业后的效果.     

一次利用雷达回波开展的人工防雹作业指挥分析

利用多普勒雷达资料对2009年4月12日开展的一次人工防雹作业指挥进行总结,分析了冰雹出现前期的雷达回波特征,得出利用雷达回波确定作业部位的判断方法以及最佳作业时机。     

豫西山区一次典型防雹作业方案宋建予设计及效果评估

利用2011年7月17日发生在豫西地区灵宝市寺河乡的一次典型防雹作业个例,从冰雹云的正确判别、作业方案的科学制定以及作业效果的尝试性评估等方面进行详细分析,设计了一种利用多普勒雷达产品确定作业部位、催化剂量和发射时机的防雹作业方案,为豫西地区科学开展人工防雹作业及其效果评估提供了一种新的思路：1）冰雹云的正确识别是人工防雹成功的关键,短期天气背景、气象要素场特征、探空资料以及雷达指标的分析可以及时判别出冰雹云。2）作业器具的选择、作业时机的把握、作业部位的判断、催化剂量的确定等都是决定人工防雹作业是否科学有效的重要因素,作业前必须认真科学地制定出防雹作业方案,减小人为的不确定性。3）在开展作业效果评估时,选取的对比云必须是与目标云具有相似的天气背景、云体特征和产生源地;另外,灾情实况也是效果评估的一个重要方面。     

Relative importance of acid coating on ice nuclei in the deposition and contact modes for wintertime Arctic clouds and radiation

Aerosols emitted from volcanic activities and polluted mid-latitudes regions are efficiently transported over the Arctic during winter by the large-scale atmospheric circulation. These aerosols are highly acidic. The acid coating on ice nuclei, which are present among these aerosols, alters their ability to nucleate ice crystals. In this research, the effect of acid coating on deposition and contact ice nuclei on the Arctic cloud and radiation is evaluated for January 2007 using a regional climate model. Results show that the suppression of contact freezing by acid coating on ice nuclei leads to small changes of the cloud microstructure and has no significant effect on the cloud radiative forcing (CRF) at the top of the atmosphere when compared with the effect of the alteration of deposition ice nucleation by acid coating on deposition ice nuclei. There is a negative feedback by which the suppression of contact freezing leads to an increase of the ice crystal nucleation rate by deposition ice nucleation. As a result, the suppression of contact freezing leads to an increase of the cloud ice crystal concentration. Changes in the cloud liquid and ice water contents remain small and the CRF is not significantly modified. The alteration of deposition ice nucleation by acid coating on ice nuclei is dominant over the alteration of contact freezing.     

昭苏县防雹雷达站防雹业务技术规程

在总结昭苏县25年雷达探测冰雹云和指挥防雹作业技术的基础上，研究并编写了昭苏县防雹雷达站防雹业务技术规程，本文扼要介绍雷达观测、雹云识别、作业指挥，效果分析等部分主要技术规程。     

吸湿性播撒对暖性对流云减雨影响的数值模拟

利用以色列特拉维夫大学二维面对称分档云模式（two-dimensional slab-symmetric detailed spectral bin microphysical model of Tel Aviv University）,对2016年9月4日16:00（北京时）前后我国华东地区的一次暖性浅对流云降水过程进行模拟,模式模拟的强回波中心高度和最大回波强度范围与观测基本一致。并在此基础上进行了小于1 μm的吸湿性核的播撒减雨试验,分别考虑了不同播撒时间、不同播撒高度以及不同播撒剂量的敏感性测试。结果表明:在云的发展阶段早期播撒能起到更好的减雨效果,播撒时间越早对大粒子生长过程的抑制作用越强,随着播撒时间向后推移,受抑制作用最显著的粒径段向小粒径端偏移;在云中心过饱和度大的区域下方进行播撒,减雨效果更加明显,当播撒剂量为350 cm-3时,地面累积降水量减少率可达23.3%;另外,随着播撒剂量的增加,减雨效果更加显著,甚至能达到消雨的效果。因此,在暖性浅对流云中合理地播撒小于1 μm的吸湿性核能达到较好的减雨或消雨效果。     

冰雹形成过程及人工防雹研究综述

冰雹作为一种短时强灾害天气,常给农业、建筑、电力、交通甚至生命财产等造成严重影响,人工防雹也因此受到人们的广泛关注。文中首先介绍了冰雹形成机理和雹云物理研究情况,然后围绕人工防雹机理、技术、科学试验及效果评估这4个方面的研究进行了评述,旨在从理论和实践上总结人工防雹工作的进展,增进对人工防雹科学问题的认知,从而为促进中国人工防雹理论研究和技术进步提供借鉴。研究表明:（1）“累积带理论”和“循环增长理论”是冰雹形成的最常见理论,限于早期的雷达观测技术和缺乏完整的冰雹数值模式,早期认知的冰雹形成机理存在一定的局限。（2）雹胚一般分为冻滴胚和霰胚,冻滴胚由过冷雨滴冻结而成,霰胚则是冰晶、雪花撞冻生长而成。冰雹云中哪种雹胚占优势,主要看云底温度的高低。雹云的发展依赖于水汽条件、动力不稳定条件、风垂直切变等关键因子。（3）人工防雹主要遵循“播撒防雹”和“爆炸防雹”2条技术路线,“利益竞争”和“早期降雨”是常见的6种防雹原理假说中最广泛被用来作为防雹作业设计依据的2种播撒防雹理论。（4）人工防雹技术上多采用通过飞机、地面火箭、地面燃烧炉等向云中播撒人工冰核,或通过地面高炮向云中发射含人工冰核的炮弹等方式,影响冰雹的生长过程从而达到抑制或削弱冰雹生长的目的。（5）大量外场试验证明人工防雹效果有较大的地域差异,需根据各地冰雹云特征及其降雹特点制定和发展本地适用的人工防雹技术体系。（6）人工防雹效果检验仍然是制约人工防雹技术发展的一个“瓶颈”,目前常用的统计检验、物理检验和数值模拟检验技术方法均需要进一步改进和完善。由于雹云变化迅速、降雹过程短促,人工防雹技术实施的时效性以及防雹效果评估仍存在较大的困难。今后应更多地借助多种探测设备进行冰雹云的精细化探测,开展有科学设计的人工防雹外场综合试验,运用统计检验、物理检验和数值模拟相结合的综合检验技术方法评估防雹效果,推动人工防雹事业进一步快速发展。      

NUMERICAL SIMULATION STUDY OF HAIL CLOUD—PART Ⅰ:THE NUMERICAL MODEL

In order to study mechanisms of hailstone formation and hail suppression with seeding and toobtain optimum seeding technique for hail cloud,a 3-D compressive numerical seeding model forhail cloud is developed.The water substance in hail cloud is divided into 8 categories,i.e.,watervapor,cloud droplet,raindrop,ice crystal,snow.graupel,frozen drop and hail,and the detailedmicrophysical processes are described in a spectrum with two variable parameters and morereasonable particle number/size distributions.Then,the model is able to predict concentration andwater content of various particles.Especially.it can calculate the number of hailstones whosecores are graupel or frozen drop and apply to study mechanism of hailstone formation.Additionally,a conservative equation of AgI as seeding or glacigenous agent is found andnucleation by condensation of artificial nucleus,and nucleation by freezing of cloud droplet or raindrop which contact with AgI particle are considered.The dynamic energy flux of hail shooting onground is used to verify seeding effect.Therefore the model is also used to study mechanism of hailsuppression with seeding and the seeding technique,     

三维冰雹云催化数值模式

为了研究冰雹形成机制、催化防雹机制和通过数值试验获得冰雹云优化催化技术,在以前工作的基础上,发展了一个３维弹性冰雹云催化数值模式。模式考虑了冰雹云中详细的微物理过程,各种粒子采用双变参数谱,将云中水物质分成水汽、云水、雨水、冰晶、雪、霰、冻滴和雹８类,可以预报粒子的比浓度和比含量,尤其可以计算以霰或冻滴为胚胎的雹块的数量,非常适合研究冰雹的形成机制。此外,建立了催化剂ＡｇＩ的守恒方程,考虑了人工冰核的凝华核化及与云、雨滴接触的冻结核化过程,并用地面降雹动能通量检验催化防雹效果,因此,也可以研究催化防雹机制和对雹云的催化技术。     

NUMERICAL SIMULATION STUDY OF HAIL CLOUD-PART Ⅰ:THE NUMERICAL MODEL

In order to study mechanisms of hailstone formation and hail suppression with seeding and to obtain optimum seeding technique for hail cloud,a 3-D compressive numerical seeding model for hail cloud is developed.The water substance in hail cloud is divided into 8 categories,i.e.,water vapor,cloud droplet,raindrop,ice crystal,snow.graupel,frozen drop and hail,and the detailed microphysical processes are described in a spectrum with two variable parameters and more reasonable particle number/size distributions.Then,the model is able to predict concentration and water content of various particles.Especially.it can calculate the number of hailstones whose cores are graupel or frozen drop and apply to study mechanism of hailstone formation.Additionally,a conservative equation of AgI as seeding or glacigenous agent is found and nucleation by condensation of artificial nucleus,and nucleation by freezing of cloud droplet or rain drop which contact with AgI particle are considered.The dynamic energy flux of hail shooting on ground is used to verify seeding effect.Therefore the model is also used to study mechanism of hail suppression with seeding and the seeding technique.     

一次防雹作业过程的效果分析

利用2008年5月23—26日山东一次冰雹过程的常规气象资料,分析了此次冰雹形成的天气形势、层结条件及其触发机制等;分析了两个极相似云体在催化和未催化情况下从初生、发展到消亡的演变特征。结果表明,防雹作业加剧了冰雹云的消亡过程,表现为回波强度减弱、回波高度下降、VIL减小、生命史缩短等特征。通过对对流云系的横向和纵向对比分析,收集了18个防雹作业样本,并利用这些样本作业前后的回波强度和回波高度两个物理量进行统计检验,在显著性水平分别为1%和5%的情况下,防雹作业后回波强度减弱、回波高度下降,即防雹作业有效。利用济南防雹作业数据对防雹作业效果进行的模拟定量检验表明,防雹作业可减少降雹约27%。     

Sensitivity study of the influence of cloud droplet concentration on hail suppression effectiveness

A cloud-resolving mesoscale model with a two-moment microphysical scheme has been used. The software package for cloud seeding and two categories of precipitation elements (graupel and frozen raindrops) are incorporated in the model. The aim of this study was to investigate the impact of cloud droplet concentration on hail suppression effectiveness. The concentration level of cloud droplets is prescribed in the model. We performed sensitivity tests of precipitation amounts (rain and hail) on the cloud droplet concentration in unseeded and seeded cases. We demonstrated for the unseeded case that increasing the concentration of cloud droplets created a reduction in rain accumulation, while the amount of hail accumulation increased. It is necessary to understand whether natural diversity in the cloud droplet concentration can affect the effectiveness of hail suppression. For operational cloud seeding activities, it would be helpful to determine whether it is possible to suppress hail if we know the optimal level of concentration for cloud droplets. Our study showed that hail suppression effectiveness had the greatest influence on lowering cloud droplet concentration levels; suppression effectiveness decreased as the cloud droplet concentration increased.